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未来,纳米二硫化钨将使癌细胞现形

癌症是威胁人类生命的重大疾病之一,传统治疗方法主要是手术、化疗和放疗,一直以来,手术对已经转移的肿瘤显得无能为力。而放疗和化疗在治疗的同时缺少特异性,会对病人的身体造成极大的伤害,医学界的科学家也急切地找寻一种新的治疗手段来挽救更多的生命。

光热治疗法图片

2017年7月23日,中国科学报报道《分子影像为肿瘤诊断与治疗提供新技术》文章,报道了中科院的科学家将分子影像应用于胰腺癌及肝癌的介入光热治疗,并取得了重大突破,为肿瘤患者带来希望。

文中所提到的光热治疗法,是近年来医学界重点研究的一种肿瘤治疗方法。光热治疗法是利用具有较高光热转换效率的材料,将其注射入人体内部,利用靶向性识别技术聚集在肿瘤组织附近,并在外部光源的照射下将光能转化为热能来杀死癌细胞的治疗方法,是一种被人类寄予厚望的癌症治疗手段。

光热治疗它具有精确度高、穿透性好、加热效率高、副作用小等优点而倍受关注,医学界的科学家倾注了大量的人力物力去研究这种治疗方法。在光热治疗过程中,光热治疗剂的选用是非常关键的一环,这些治疗剂能有效地将激光能量转化成热能,从而提升激光的加热效率。

要实现有效而又有选择性的光热治疗,光热治疗剂必须满足几个条件:一是能有效吸收和转化激光能量;二是能溶于对生物友好的溶剂,确保治疗剂顺利进入肿瘤组织;三是粒子表面易于功能化,有利于实现与靶向治疗等其他手段的配合;四是材料本身低的毒性。

光热治疗法图片

随着纳米科技的发展,单层二维材料石墨烯也开始被用于光热治疗剂的研究中,石墨烯具有优异的生物兼容性,稳定性,低细胞毒性等优点,但是在人们研究过程发现,石墨烯的带隙宽度为零,量子点荧光强度弱,量子产率低,并不是很完美的光热治疗剂。

当石墨烯被放弃后,另一种二维层状材料--过渡金属二维硫化物引起了人们研究的兴趣。属于过渡族金属的二硫化钨(钼)是由六边形的金属原子夹在两层硫族元素之间组成三明治结构,其二维结构带隙宽度为2.0eV(1.9eV),具有更好的光转化和吸收能力,并且钨元素本身就是优秀的X-射线吸收材料,在医院检测成像设备领域中有着广泛的应用,因此在光热治疗过程中,二硫化钨即能用于造影成像,又能用于治疗操作,可实现动态跟踪,诊疗一体。

光热治疗法图片

近年来,光热治疗技术发展突飞猛进,出现许多令人欣喜的研究成果。有报道称,苏州大学刘庄教授团队发展了基于过渡金属二硫化钨纳米片的光热治疗试剂并成功用于肿瘤的光学治疗。通过锂离子插层的方法获得尺寸均匀的硫化钨纳米薄片,然后在其表面修饰聚乙二醇高分子,使其具有更好的水溶性和生物兼容性,并且硫化钨纳米材料在近红外区具有很好的光吸收性质。通过尾静脉将硫化物纳米片注射到小鼠体内,并能通过肿瘤的高渗透性与滞留效应(EPR效应)在肿瘤部位富集。由于钨元素能吸收X-射线,首次在动物模型上实现了很好的肿瘤CT 成像。同时基于二硫化钨纳米材料在近红外光吸收性质,又可以用于肿瘤的光声成像。并且在近红外激光照射下,所有的肿瘤完全杀灭,达到完全治愈的目的,系统的毒性研究表明在注射剂量内基本上没有观察到明显的毒性。

光热治疗法图片

种种研究表明,纳米二硫化钨治疗剂在未来将很有可能被大规模临床应用于肿瘤治疗,成为人类狙击肿瘤的利器,这其中的主要原因是二硫化钨纳米材料不仅具有良好的光吸收和转化性能,还具有低毒性,且经过简单的分子修饰就能与细胞兼容,希望不久的将来,光热治疗法能尽快进入临床应用,为患者健康带来福音。(中钨在线:伟平编译)

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